桩基自平衡试桩法的理论分析及工程应用研究

论文摘要

随着高层建筑及大跨度桥梁的兴建,大直径、大吨位、超长桩的应用越来越多,依靠传统的静载试验显然已经不能满足试桩的要求,针对这种情况,国外发达国家提出在桩身中埋设荷载箱的测试方法,称之为O-cell法,国内称为自平衡法。作为一种新兴的单桩承载力测试技术,自平衡试桩法的优越性及其在经济上的巨大潜力已经开始展示。目前它是北美进行基桩静荷载试验的首选方法,在我国很多地区也正在试用。本文以宁波枢纽站房改建工程大直径、大吨位、超长灌注试桩项目为依托,对自平衡试桩技术进行了系统而深入的研究。研究内容包括：（1）自平衡试桩法的原理、试验装置和试验流程,该法的技术关键点以及与传统的静载试桩法的差异；（2）探讨了荷载箱的埋设位置即“平衡点”的确定问题,并结合工程实例对试桩的“平衡点”位置进行了分析计算；（3）对自平衡上、下段桩的荷载传递机理进行了分析,并与传统静载试验进行了比较,研究了自平衡Q-s曲线转换为传统静载的等效转换方法（简化转换和精确转换）的原理,探讨了简化转换中转换系数K的取值问题；（4）基于ABAQUS有限元软件,建立了自平衡桩模型,对自平衡上、下段桩的受力过程进行了模拟,探讨了桩端土和桩侧土的刚度比和桩的长径比对上、下段桩的相互影响；（5）结合宁波枢纽站房改造项目,将自平衡试桩法应用于具体工程建设中。对自平衡加载过程进行了理论模拟,并对理论计算位移值与实测位移值进行了对比分析。最后,在全面总结论文工作的基础上,提出了本课题尚需进一步深入研究的一些问题,主要有“平衡点”位置的精确确定问题、简化转换中转换系数K的取值问题等。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究价值
• 1.2 课题国内外研究现状
• 1.3 传统基桩质量检测方法
• 1.3.1 直接法
• 1.3.2 半直接法
• 1.3.3 间接法
• 1.4 选题背景和研究内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 自平衡测试方法
• 2.1 自平衡测试方法的基本原理
• 2.2 荷载箱埋设位置
• 2.3 自平衡试验测试装置
• 2.3.1 加载设备
• 2.3.2 位移量测装置
• 2.3.3 应力量测装置
• 2.3.4 其他设备
• 2.4 自平衡试验测试准则
• 2.4.1 测试时间和数量
• 2.4.2 观测程序
• 2.5 自平衡测试法的优点
• 2.6 本章小结
• 第三章 自平衡桩的荷载传递机理及等效转换方法
• 3.1 静载试桩荷载传递
• 3.1.1 抗压桩荷载传递
• 3.1.2 抗拔桩荷载传递
• 3.2 自平衡法托桩荷载传递
• 3.3 等效转换方法
• 3.3.1 简化转换方法
• 3.3.2 精确转换方法
• 3.4 本章小结
• 第四章 自平衡测试法有限元分析
• 4.1 有限单元法介绍
• 4.2 ABAQUS有限元软件简介
• 4.2.1 ABAQUS分析步骤
• 4.3 桩土本构模型选取
• 4.4 有限元模型的建立及分析
• 4.4.1 模型的建立
• 4.4.2 自平衡上、下段桩相互影响的分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 工程实例——宁波枢纽站房改建工程基桩自平衡试验
• 5.1 工程概况
• 5.2 工程地质状况和试桩概况
• 5.2.1 工程地质状况
• 5.2.2 试桩概况
• 5.3 自平衡测试实验
• 5.3.1 荷载箱埋设位置的计算
• 5.3.2 试桩前期工作
• 5.3.3 测试情况
• 5.4 测试结果分析
• 5.4.1 竖向抗压抗拔极限承载力确定
• 5.4.2 等效转换结果
• 5.4.3 两种转换方法对比分析
• 5.4.4 自平衡桩加载过程分析
• 5.4.5 试桩承载特性分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 对以后工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果